一种高耐磨高回弹脚轮复合材料及制备方法与流程

本申请涉及脚轮材料合成，尤其是涉及一种高耐磨高回弹脚轮复合材料及制备方法。

背景技术：

1、脚轮在日常生活中的应用范围越来越广，各行各业几乎离不开脚轮。随着现代科技的不断发展，设备也要求具有越来越多功能，脚轮就成了不可缺少的部件。目前市面上的脚轮大多为聚丙烯、聚酰胺等注塑件，但是聚丙烯、聚酰胺弹性差，不具有抗震、减震的功能。橡胶、聚氨酯、聚酯弹性体等弹性体虽然具有很好的抗震、减震功能，但是其刚性低，不能用于作为承载承重基材使用。市面上一般的脚轮都是以聚丙烯、聚酰胺为承载承重基材，在外包覆橡胶、聚氨酯等弹性体，以便达到抗震、减震的目的。虽然橡胶、聚氨酯弹性体耐磨性好，但是与聚丙烯的相容性较差，所以包覆困难且工艺较复杂，或者随着使用时间的延长，脚轮上包覆承载承重基材的橡胶、聚氨酯等弹性体会老化、脱落，脚轮的抗震、减震功能会大幅下降，导致带有脚轮的工具等的使用寿命大大降低。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种抗震、减震效果好、结实耐用的脚轮包覆材料，本申请提供一种高耐磨高回弹脚轮复合材料及制备方法。

2、一方面，本申请提供了一种高回弹高耐磨脚轮复合材料，所述脚轮复合材料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯61-95份，丁苯橡胶32-55份，乙烯-丙烯酸酯类共聚物15-28份，碳化硅5-9份，相容剂6-16份和润滑剂2-5份。

3、通过采用上述技术方案，本申请中以pvc和丁苯橡胶为基体材料，与聚丙烯的结合性和相容性较好；同时加入乙烯-丙烯酸酯类共聚物改善聚氯乙烯和丁苯橡胶之间的相容性和提高基体材料的回弹性能，将纳米级碳化硅与其共混，大幅增强了基体材料的耐磨性，使制得的复合脚轮材料，具有较高的断裂伸长率和回弹率，具备优异的抗震减震性能和更长的使用寿命。

4、可选的，所述乙烯-丙烯酸酯类共聚物包括乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸丙酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物与乙烯-甲基丙烯酸正丁酯共聚物中的一种或多种。

5、优选的，所述乙烯-丙烯酸酯类共聚物包括20-55wt％的乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物、20-35wt％的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和10-60wt％的乙烯-丙烯酸共聚物。

6、可选的，所述碳化硅的粒径为50-300nm。

7、优选的，所述碳化硅为改性碳化硅；所述改性碳化硅的制备过程包括：将碳化硅加入到8-13wt％硫酸溶液中浸泡15-25min，清洗，将碳化硅加入到水中进行超声分散10-20min，配置成3-8g/l的悬浮液，在悬浮液中加入l-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐，超声处理20-35min，离心分离10-30min，清洗，在50-65℃烘干，制得改性碳化硅；其中，所述碳化硅与所述l-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐的重量比为1.5-2.8：1。

8、通过采用上述技术方案，使用l-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐对碳化硅进行改性，一方面提高了碳化硅与pvc、丁苯橡胶等基体材料的相容性，另一方面使基体材料中碳化硅颗粒之间的相互吸引作用减弱，减少了碳化硅的团聚现象。

9、可选的，所述脚轮复合材料的原料还包括11-24重量份的氢化丁苯胶乳，所述氢化丁苯胶乳的制备方法包括：将丁苯胶乳加入到容器中，边搅拌边加热，升温至55-65℃时加入水合肼和硼酸，边搅拌边加入过氧化氢，反应1-2h，制得氢化丁苯胶乳。

10、可选的，所述相容剂为含有马来酸酐基团的接枝聚合物，包括但不限于马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚苯乙烯、马来酸酐接枝乙酸乙烯共聚物。

11、可选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、芥酸酰胺、硬脂酸钙、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种。

12、第二方面，本申请提供了上述高回弹高耐磨脚轮复合材料的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、将聚氯乙烯、丁苯橡胶、乙烯-丙烯酸酯类共聚物、相容剂和润滑剂搅拌混合并置于开炼机上开炼处理，制得母胶；

14、s2、将母胶与剩余原料混合，置于热辊上混炼，在165-200℃下混炼20-35min，制得混料；

15、s3、将混料加入双螺杆挤出机，熔融挤出，冷却，切粒，制得高回弹高耐磨脚轮复合材料。

16、优选的，所述步骤s3中，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度200-220℃，二区温度200-220℃，三区温度220-260℃，四区温度220-260℃，五区温度220-260℃，六区温度260-280℃，七区温度260-280℃，八区温度220-260℃，九区温度220-260℃，模头温度250℃-280℃，压力15-25mpa，螺杆转速450-500r/min。

17、综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

18、1.本发明所制得的复合脚轮材料，具有较高的断裂伸长率和回弹率，具备优异的抗震减震性能。

19、2.本发明所制得的复合脚轮材料，无毒环保，加工性能好，具有良好的耐磨性、高强度和高回弹率，同时延长了脚轮的使用寿命。此外，本发明具有生产工艺简单，污染小，成本低的优点，可广泛应用于脚轮制备行业。

技术特征：

1.一种高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述脚轮复合材料包括以下重量份的原料：聚氯乙烯61-95份，丁苯橡胶32-55份，乙烯-丙烯酸酯类共聚物15-28份，碳化硅5-9份，相容剂6-16份，润滑剂2-5份。

2.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸酯类共聚物包括乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸丙酯共聚物、乙烯-甲基丙烯酸丙酯共聚物、乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物与乙烯-甲基丙烯酸正丁酯共聚物中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯酸酯类共聚物包括20-55wt%的乙烯-丙烯酸正丁酯共聚物、20-35wt%的乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和10-60wt%的乙烯-丙烯酸共聚物。

4.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述碳化硅的粒径为50-300nm。

5.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述碳化硅为改性碳化硅；所述改性碳化硅的制备过程包括：将碳化硅加入到8-13wt%硫酸溶液中浸泡15-25min，清洗，将碳化硅加入到水中进行超声分散10-20min，配置成3-8g/l的悬浮液，在悬浮液中加入l-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐，超声处理20-35min，离心分离10-30min，清洗，在50-65℃烘干，制得改性碳化硅；其中，所述碳化硅与所述l-乙烯基-3-乙基咪唑溴盐的重量比为1.5-2.8：1。

6.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述脚轮复合材料的原料还包括11-24重量份的氢化丁苯胶乳，所述氢化丁苯胶乳的制备方法包括：将丁苯胶乳加入到容器中，边搅拌边加热，升温至55-65℃时加入水合肼和硼酸，边搅拌边加入过氧化氢，反应1-2h，制得氢化丁苯胶乳。

7.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述相容剂为含有马来酸酐基团的接枝聚合物。

8.根据权利要求1所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌、芥酸酰胺、硬脂酸钙、油酸酰胺、聚乙烯蜡中的一种或几种。

9.一种权利要求1-8任一所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的高回弹高耐磨脚轮复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度200-220℃，二区温度200-220℃，三区温度220-260℃，四区温度220-260℃，五区温度220-260℃，六区温度260-280℃，七区温度260-280℃，八区温度220-260℃，九区温度220-260℃，模头温度250℃-280℃，螺杆转速450-500r/min。

技术总结
本申请属于脚轮材料合成技术领域，本申请公开了一种高耐磨高回弹脚轮复合材料及制备方法。本申请中制得的高耐磨高回弹脚轮复合材料的原料包括聚氯乙烯、丁苯橡胶、乙烯‑丙烯酸酯类共聚物、碳化硅、相容剂和润滑剂。本申请中的高耐磨高回弹脚轮复合材料的制备方法包括以下步骤：（1）将原料开炼处理制得母胶；（2）将母胶与剩余原料混合后混炼制得混料；（3）将混料熔融挤出制得高耐磨高回弹脚轮复合材料。本申请中制得的高耐磨高回弹脚轮复合材料具备优异的抗震减震性能，具备高强度和高回弹率；且生产工艺简单，污染小，成本低，可广泛应用于脚轮制备行业。

技术研发人员：邱永利,关巨明
受保护的技术使用者：中山市飞达脚轮有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10